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13453-07-1 / 三氯化金的性質(zhì)與用途

三氯化金,俗稱氯化金,是最常見的無機(jī)金化合物,化學(xué)式是AuCl3。名稱中的羅馬數(shù)字表明金的化合價為+3,這是它眾多化合物中最為穩(wěn)定的價態(tài)。金亦會形成另一種氯化物——氯化亞金(AuCl),它沒有AuCl3穩(wěn)定。另外,把金溶于王水便會產(chǎn)生氯金酸,有時也會非正式地稱為:“氯化金”、“三氯合金酸”或是“三水合氯化金(III)”。

氯化金(III)吸濕性很強(qiáng),極易溶于水及乙醇。溫度高于160°C或光照時會分解,并產(chǎn)生多種有大量配體的配合物。

結(jié)構(gòu)

三氯化金的性質(zhì)與用途

固態(tài)和氣態(tài)的三氯化金都是二聚物;金的溴化物——AuBr3也是如此。兩個Au分別位于兩個正方平面的中心。此結(jié)構(gòu)稱為平面型結(jié)構(gòu) ,AlCl3及FeCl3也屬于這個結(jié)構(gòu)。AuCl3中的化學(xué)鍵主要是共價的,反映了它的高化合價和相對高的電負(fù)性。

化學(xué)性質(zhì)

無水AuCl3在160℃左右分解為AuCl。但后者更高溫時會發(fā)生歧化反應(yīng),生成金屬金及AuCl3。

AuCl3→ AuCl + Cl2(>160℃)

3AuCl → AuCl3+ 2Au (>420℃)

AuCl3是一種路易斯酸,可生成多種加合物,例如:與鹽酸反應(yīng)生成氯金酸(HAuCl4):

HCl(aq)+ AuCl3(aq)→ H++ AuCl4(aq)?

三氯化金的水溶液極易與其它金屬反應(yīng)置換出金屬金,包括鉀、鈉等活性大的金屬,原因是金的活性序排在很后面(比氫還后面),因此只要排在它前面都能與它置換,例如鎂、鋁、銅反應(yīng)式為:

2AuCl3+ 3Mg → 3MgCl2+ 2Au

AuCl3+ Al → AlCl3+ Au

2AuCl3+ 3Cu → 3CuCl2+ 2Au

一些氯化物,例如氯化鉀也會與AuCl3反應(yīng),生成AuCl4?。

AuCl3溶液與堿(例如氫氧化鈉)反應(yīng),生成不純的Au(OH)3沉淀,此沉淀溶于過量的氫氧化鈉中生成金酸鈉NaAuO2。Au(OH)3受熱時,會分解成氧化金(Au2O3),再進(jìn)一步分解成金屬金。

制備

最常用的制備氯化金(III)的方法,是直接在高溫中氯化該金屬:

2Au + 3Cl2→ 2AuCl3

用途

三氯化金是最常見的金化合物之一,因此常用作合成許多其他金化合物的起始點(diǎn)。例如:溶于水的氰化物配合物——KAu(CN)4:

AuCl3+ 4KCN → KAu(CN)4+ 3KCl

金(III)鹽,特別是NaAuCl4(由AuCl3與NaCl反應(yīng)制得),可取代有毒的汞(II)鹽作為炔烴反應(yīng)的催化劑。例如,通過終端炔烴的水合作用來制備甲基酮:

一般在這些條件下,酮的產(chǎn)量可達(dá)90%。還有一個用途是在炔烴的胺化反應(yīng)中作為催化劑。

近年,AuCl3開始引起有機(jī)化學(xué)家的青睞,因?yàn)樗勺鳛槠渌瘜W(xué)反應(yīng)的弱酸性催化劑,例如:芳香烴的烷基化反應(yīng),以及把呋喃轉(zhuǎn)換成苯酚(見下)。在有機(jī)物的合成以及在制藥工業(yè)中也會用到此化學(xué)反應(yīng)。例如:2-甲基呋喃(斯而烷)可在第5位置與甲基乙烯基酮順利發(fā)生烷基化反應(yīng):

三氯化金的性質(zhì)與用途

常溫下,用甲基腈中1 mole%的AuCl3只需進(jìn)行40分鐘的反應(yīng)便可產(chǎn)生91%的產(chǎn)物。這個產(chǎn)量值得注意,因?yàn)檫秽屯ǔT谒嵝原h(huán)境下極易發(fā)生聚合反應(yīng)等的副反應(yīng)。有時當(dāng)炔烴存在時,會生成苯酚:

此反應(yīng)中,碳原子經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的重排,產(chǎn)生新的芳香環(huán)。

注意事項(xiàng)

處理三氯化金時應(yīng)戴上手套及護(hù)目鏡,避免直接接觸物料。